1、水电站工程帷幕灌浆施工质量控制 摘 要：本文主要针对水电站工程帷幕灌浆施工质量的控制展开了探讨，对帷幕灌浆的目的和范围作了系统的阐述，详细分析了帷幕灌浆的施工工艺和帷幕灌浆成果，并提出了质量保证的措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。 关键词：水电站；帷幕灌浆；施工技术；质量控制 所谓的帷幕灌浆施工技术，是指在闸坝的岩石或砂砾石地基中采用灌浆建造防渗帷幕的工程施工技术。而一般的水库坝基常落于软弱基岩上，为了保证大坝的坚固和稳定，必须采用有效的加固防渗措施对坝基岩进行处理。因此，帷幕灌浆施工技术因其自身的优点成为了水库坝基处理的主要方式之一。 1 工程概况 某水电站，属西江流域绥江水系，坝址
2、以上集雨面积为12Km2、河长5.4 Km2 ，主要任务是蓄水发电及防洪。挡水建筑物为C20埋石砼又曲拱坝，坝顶高494.5m，防浪墙高1.2m，最大坝高38.8m，水库正常蓄水位492.00m，总库容148万m3。3级建筑物主要为发电引水洞、溢洪道、大坝等为，4级建筑物为其他次级建筑物。枢纽工程主要建筑物为挡水坝、水电站、发电引水洞、溢洪道等。结合该工程项目的具体施工情况，本文主要对了帷幕灌浆施工与质量控制进行全面阐述。 2 工程地质 2.1 坝基渗漏 在水电站工程中，以松散逐渐变为中密结构为主，厚度为20.0-52.0m，地层岩性为卵石混合土、混合土卵石等。在本次施工中，分别在坝址区上、下
3、游设置有相应的抽水井，严格按照抽水井的具体资料，应用孔单孔抽水渗透计算公式对坝基覆盖层存在的相应渗透系数K值进行详细计算。其中分别应用费尔格伊米尔潜水公式、裘布衣潜水公式对S09-1号井、S09-2号井进行相应计算。 通过对相关试验结果得到的具体渗透系数为67.6-80.0m/d，在渗透系数上，取最大与最小值的平均值K值，坝基覆盖层渗透的系数为54.2m/d，从这些计算所得的数值可以看出，该工程坝基覆盖层具有较强的透水性。通过对坝址区钻孔压水试验所得相关数值及资料可知，在工程的坝基中，基岩面往下延伸至50m内岩层透水率的变化情况具有明显性，在分布上表现出较为明显的不均匀性，吕荣值在10-52.
4、0Lu的范围内，其所透水系数具体为0.2-1.04m/d，这个数据表明岩层为中等透水岩层。结合钻孔所得数据进行分析可得知，在厚度上，基岩中等透水层具体表现为8.1-34.3m，中等透水层的实际厚度去最大值，即为34.3m1。在透水率上，下部石英砂岩为超过10Lu，因此，其属于弱透水岩层。通过对坝基基岩中等透水层渗漏量计算所得相关数值可知，495.87m3/d为其总渗漏量，渗漏情况较为严重的部位具体为河底深槽、河谷右半部。 通过对坝基渗漏层中存在的岩性、颗粒组成情况、地质具体结构、岩层具体渗透性等多方面资料进行综合性分析可知，坝基卵石混合土、中等透水石英砂岩应分别采用防渗墙和帷幕灌浆，防渗墙具体
5、须超过抵达基岩强风化最底层以下，灌浆实际深度必须超过最底基岩中等透水层，且保证其延伸至弱透水层的深度在3-5m的范围内。混凝土防渗墙下帷幕灌浆见图1。 图1 防渗墙下帷幕灌浆纵断示意图 2.2 左坝肩绕坝渗漏 NW、NE高倾角节理裂隙为左坝肩岩体最主要特征。节理裂隙发育情况最为严重的地段为沟组第五、两岩组、六岩组底部。同时在该位置极易受卸荷、风化影响，因此该位置的节理裂隙存在较为严重的张开现象，张开程度不一，裂缝宽度主要在1-30mm的范围内，裂缝存在较长延伸时会出现一定的渗透性，因此导致左坝肩出现绕坝渗漏情况。坝肩ZK7610号钻孔与坝顶存在的距离大概为57m。根据工程的地质勘探结果、地质具
6、体构造情况、节理裂隙的存在及张开程度、左坝肩相关岩体的具体分化程度、坝肩ZK7610压水试验等诸多种相关资料，在对水文地质进行最大限度简化的基础上，将左坝肩绕渗半径（r0）、绕渗带长度（B）分别考虑为1m、60m。在绕坝渗漏的计算上，主要应用裘布衣公式来实现对左边肩绕坝存在的实际渗漏量进行计算2。 左坝肩存在较为明显的绕坝渗漏，因此应实施帷幕灌浆操作进行防渗，防渗操作沿着左坝肩一直延伸至上游，延伸长度为300m左右，在深度上，帷幕灌浆应延伸至弱透水层。 2.3 右坝肩绕坝渗漏 在岩体中，其发育内容主要为NE、NW高倾角节理裂隙，并同时受到卸荷、风化影响，存在于过渡带、卸荷带中的节理裂隙均表现出
7、程度不一的张开现象，张开产生的裂缝宽度在1-30mm的范围内，同时存在较长的延伸，存在不同程度的渗透性3。通过对工程地质情况调查结果、节理裂隙张开程度、右坝肩岩体受分化影响程度、右坝肩钻孔压水试验结果等多种情况和资料进行综合性分析可知，在坝肩岩体中，高程796m以上、以下分别为中等透水层、弱透水层，透水层厚度考虑为56m。右坝肩钻孔与坝顶存在的距离为46m左右，在对水文地质进行最大限度简化的基础上，将左坝肩绕渗半径（r0）、绕渗带长度（B）分别考虑为1m、50m，在绕坝渗漏的计算上，主要应用裘布衣公式来实现对右坝肩绕坝存在的实际渗漏量进行计算。 右坝肩也存在较为明显的绕坝渗漏现象，因此应用于帷
8、幕灌浆实现防渗，防渗操作应沿着右坝肩一直延伸至上游，延伸长度为700m左右。 3 进行灌浆施工的目的及范围 为了促进枢纽坝基、坝肩渗透稳定性得到有效提高，促进岩石保持整体性，提高大坝运行的安全性，该工程在实际施工过程中，进行帷幕灌浆设计。在内容上，灌浆主要包括大坝趾板下基岩、防渗墙下及水库两岸基岩帷幕灌浆。在范围上，对防渗墙下实施帷幕灌浆时，应沿着灌浆管进行灌浆施工。在水库的右岸沿着坝顶的公路延伸向上游，延伸的距离约为700m，实施灌浆的平均深度具体为66m。水库的左岸沿着坝顶的公路坝顶公路发电引水洞延伸向上游，延伸距离约为300m，实施灌浆的平均深度具体为66m。 4 进行帷幕灌浆工艺分析
9、4.1 进行帷幕灌浆操作程序分析 进行灌浆操作时，主要应用的工艺为单排孔布置。该种工艺主要分玉序孔施工、域序施工、芋序孔施工三道工序进行施工。帷幕灌浆施工过程中孔与孔之间的距离为2m，各孔的直接均大于或等于89mm，钻孔的孔壁必须保持良好的平直性和完整性，孔向必须要与地面保持垂直4。 钻孔及取芯：钻孔施工顺序应严格遵循由上至下的原则，孔位需与设计要求完全符合，钻孔需进行统一编号，并严格按照相应的顺序进行施工；灌浆孔孔位存在的偏差需小于10cm，孔深须与设计要求完全相符，并详细记录实际孔深及孔位；应用KXP-1型测斜仪对帷幕灌浆孔孔向进行测量，保证其与大地保持垂直。如测量过程中发现孔向存在偏斜需
10、进行进行纠偏，并严格对孔深进行严格控制，使其符合设计要求；实施钻孔操作时，需严格按照工程设计要求详细对孔内出现的孔内、涌水、塌孔等情况进行记录。实施钻孔取芯操作，并根据取芯顺序进行严格编号，拍照留存芯样，并对钻孔柱状图进行绘制。钻取芯样的长度须小于3m，当发生芯样发生卡钻或磨损时，应马上停止钻取操作。 2）灌浆设备具体配置：通过对工程施工地形及环境条件等因素进行综合性分析，本工程在施工工程中所需应用到的设备主要为3SNS型灌浆泵、灌浆自动记录仪等。 3）灌浆浆液制备：使用输浆设备把施工所需浆液输送到相应的施工地点，输送流速具有为1.4耀2.0m/s，所有浆液为水灰浓浆，水灰比例为0.5：1。技
11、术组对浆液的密度进行测定后对其进行相应的调配，然后应用于具体施工操作。施工过程中需对浆液的温度进行严格控制，未符合温度标准的不能应用与施工。 4）压水试验：实施裂隙冲洗后应进行压水试验，该工程施工主要选择“简易压水”进行。采用单点法对检查孔、先导孔进行压水试验。 5）抬动观测孔：施工前，选取适当的位置实施抬动观测孔钻孔，同时进行观测装置按照，便于灌浆施工过程可对抬动变形情况进行实时观测，并进行详细记录。 6）特殊地段施工：帷幕灌浆孔的第1段进行施工过程中，孔口管入岩深度无法得到满足时，应选用“卡塞灌浆法”进行灌浆操作。在孔口管入岩深度可得到满足的情况下，第1段、下各段的施工可选择“孔口封闭法”
12、进行施工。 7）灌浆记录仪：该工程帷幕灌浆施工主要应用FEC-GJ3000型灌浆自动记录仪，该仪器的处理系统可自动对灌浆压力进行调节，可对灌浆、压水实时全程监控，并做相应记录，同时可随时对灌浆压力、灌浆注入率等进行监控。计算机系统可自动对电动调压阀门进行有效控制，进而实现对管路压力进行有效控制，实现灌浆过程自动化，大大提高了数据的准确性， 8）灌浆施工：帷幕灌浆主要由孔距为2.0m的单排孔组成，灌浆施工严格按各单元实施分析加密原则进行具有施工。将相同排孔分为三个次序进行施工操作，同排内，同序灌浆孔的施工同时进行，同一排内，相邻两孔间，存在于基岩中的钻孔灌浆高度差超过15m后，钻孔灌浆施工在下次
13、序孔进行。左右岸址板帷幕灌浆在第1段施工中，必须钻进混凝土，且入岩深度为2m，使灌浆卡塞，然后对孔口管进行镶筑。 9）封孔：该工程的封孔均使用置换和压力灌浆封孔法。下段灌浆施工完成后，灌入水灰比例为O.6：1的浓浆，顶出存在于孔中的余浆，然后将灌浆管提高，最后在孔口进行1小时的纯压式封孔灌浆。 4.2 帷幕灌浆施工过程中的相关注意事项 1）控制好防渗墙下检查孔的孔斜率，确保钻孔处于灌浆范围中。 2）钻孔操作完成并验收符合要求后需即刻进行灌浆施工相关操作，两个相邻的孔不再同一时间内进行灌浆操作。 3）进行灌浆施工时，严格按照工程具体设计，根据段长实施分段灌浆操作。 5 帷幕灌浆成果分析 通过对表
14、3进行分析可知，灌浆孔透水率随灌浆次序的增加表现出递减的趋势，与玉序孔相比较，域序孔的透水率减小的比例为17.3%，与域序孔相比，芋序孔透水率减小的比例为22.0%。末序孔压水试验结果显示，其透水率多数接近或小于工程设计防渗标准，这个结果说明帷幕灌浆取得很好的效果。 在该工程中，灌浆孔总共为99个，11个被监理工程师布置为检查孔，其压水77段，施工成果详见表4。 通过对灌浆前、灌浆后的压水试验结果进行对比分析可知，灌浆实施结果基本与工程质量评定标准相符。（检查孔压水最小、最大透水率分别为0.80Lu、3.44Lu。） 表5中数据表明，各次序灌浆孔透水率与灌浆次序呈正比关系，灌浆次序增加时，其透
15、水率也随之增加。与玉序孔相比，域序孔透水率减小的比例为12.9%，与域序孔相比，芋序孔透水率减小的比例为16.9%，这个结果说明灌浆施工取得较为理想的效果。在该工程中，灌浆孔总共有105个，12个被监理工程师布置为检查孔，其压水128段，压水成果见表6。 通过对灌浆前后压水试验结果进行对比分析可知，左右岸址板帷幕灌浆施工完全符合工程的质量评定标准（检查孔压水最大、最小透水率分别为4.61Lu、0.86Lu。） 盂左岸延伸段帷幕灌浆分部工程的钻孔总共为157个，段次为2194个，均进行灌前压水试验，用透水率q表示灌浆效果，各次序孔压水成果见表7。 通过对表7中的数据进分析可知，各次序灌浆孔存在的
16、透水率均会随灌浆次序的变化而发生变化。当灌浆次序增加时，透水率也随之表现出递减趋势，与玉序孔相比，域序孔透水率减小比例为62.7%；与域序孔相比，芋序孔透水率减小的比例为49.2%；末序孔压水试验结果显示，其透水率多数符合工程设计防渗标准，这个结果表明帷幕灌浆取得较为理想的效果5。 将灌浆前后压水试验所得结果进行分析可知，左岸灌浆效果与工程质量评定标准完全符合（检查孔压水最小、最大透水率分别为0.96Lu、3.46Lu。） 在该工程中，钻孔总数为167个，段次为2210个，均接受灌前压水试验，以透水率q来表示帷幕灌浆效果，各次序孔压水成果见表9。 通过对表9中的数据进分析可知，各次序灌浆孔透水
17、率随灌浆次序的增加表现出递减趋势。与玉序孔相比，域序孔透水率减小比例为34.9%；与域序孔相比，芋序孔透水率减小的比例为37.1%；末序孔压水试验结果显示，其透水率基本与工程设计防渗标准相符合。这个结果表明帷幕灌浆取得较为理想的效果。 通过对灌浆前后压水试验结果进行分析可知，右岸延伸段帷幕灌浆（YYW0+000耀0+340）施工效果完全符合工程质量评定标准（检查孔压水最大、最小透水率分别为3.08Lu、0.76Lu。） 6 质量保证措施 为了保证灌浆工程的灌浆质量符合工程的设计要求，在实施帷幕灌浆的施工工程中严格执行相关技术要求和规范。工程项目部不断加强建立并完善质量管理体系，强化负责管理。组
18、间工程质量管理机构，完善质量保证体系和质量管理制度。在实际施工过程中，严格根据质量保证体系按标准定期定量对原材料进行检查。加强对员工进行质量教育，提高员工质量控制意识。施工过程中，严格执行“质量一票否决制”、“三检制”、技术交底制度、质量奖罚制度。加强试验检测工作，保证工程施工质量。 7 结束语 帷幕灌浆凭借其施工简便、所需工场小、可在地下水位以下进行等诸多优点在水库坝基工程的施工过程中得到越来越广泛的应用。在应用帷幕灌浆过程中，须合理性选择灌浆材料、技术参数，加强对施工工序进行控制。只有这样才能保证水库坝基具有良好的稳固性。 参考文献 1 崔双利，郭振明.宫山嘴水库新增三孔溢洪道基础帷幕灌浆技术J.广东水利水电.2009（04）：51-53. 2 崔秀玲.某电站帷幕灌浆工程超细水泥试验成果分析J.广东水利水电.2011（03）：44-46. 3 袁伟力，复杂地质条件下的帷幕灌浆施工技术J.广东水利水电，2009（07）：55-57. 4 张国新，甘戈，周孝平.等.大坳拦河坝除险加固工程帷幕灌浆工艺试验研究J.广东水利电力职业技术学院学报，2007， 5（3）：71-74. 5 王璐华，帷幕灌浆技术在白泥坡水库除险加固工程中的应用J.中国水利，2010（18）：21-23.第 11 页 共 11 页
